Способ получения покрытий

митет Российской патентам итовар ерации знакам ЕТЕН САНИЕ К ПАТЕНТУ шиностроитель" МинисИГрехнев ВНПочуостроитель" Микис(21) 5004674/05(72) Петренко Щ Пятыхин йев НА(4) СПОСОБ ЙОЛУЧЕИИЯ ПОКРЫТИЙ (И) Использование: при нанесении полимерных покрьпий на изделия, предназначенные для работы в условиях вибраций, для повышения экономичности способа и улучшения качества покрытия Сущность: воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществляют в соответствии колебаний при зквлуатации. 1 ил.гИзобретение относится к области пол-.учения. полимерных покрытий и может бытьиспользовано при нанесении покрытий наизделия, предназначенные для работы в условиях вибраций.Известен способ получения покрйтийпутем нанесения порошкообразного полимера и оплавления его в нагретой жидкости с помощью ультразвукового поляпеременной частоты,Известный способ имеет недостаточную экономичность. Это обусловлено тем,что конфигурация упрочняющего ультразвукового поля не соответствует той конфигурации, которая имеет место приэксплуатации изделия и вь 1 зывает разрушение покрытия. Указанное приводит к непроизводительному расходу энергииультразвуковых колебаний на упрочнениеучастков покрытия, не подверженных нагружению в процессе эксплуатации. Качествопокрытия, получаемого по данному способу,невысоко, так как воздействие механических колебаний осуществляют при оплавлении, а не в процессе термообработки, когдаформируется структура полимера.Известен также способ получения покрытий напылением на изделие тармореактивного или термопластичногополимерного порошка с последующей термообработкой при, воздействии ультразвуковых колебаний, согласно которому впериод гелеообразования термореактивного или кристаллизации термопластичногополимера воздействуют ультразвуковымиколебаниями на изделие при частоте, равной резонансной частоте изделия.Этот способ не позволяет получить высококачественное покрытие, что связано сиспользованием для повышения адгезии колебаний только одной формы. Ультразвуковой обработке подвергаются лишьотдельные (локальные) участки изделия смаксимальной амплитудой колебаний на резонансной частоте. Между тем, при реальных условиях нагружения изделия впроцессе эксплуатации максимальные амплитуды колебаний возникают и неупрочненных участках изделия, приводя кнарушению покрытия. Кроме того, при данном способе также имеет место непроизводительный расход энергии ультразвуковыхколебаний на повышение адгезии участковпокрытия, не подвергающихся вибрационному нагружению в процессе эксплуатации.Цель изобретения - повышение эконоМичности способа и улучшение качества покрытия.Поставленная цель достигается тем, что. в способе получения покрытий напылением на изделие термореактивного или термопластичного полимерного порошка с последующей термообработкой при воздействиина изделий ультразвуковыми колебаниями в5 период гелеобразования термореактивногоили кристаллизации термопластичного полимера, воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществляют всоответствии со схемой его нагружения и10 спектром его колебаний при эксплуатации,Формирование структуры полимерного.покрытия ультразвуковыми колебаниями,имеющими место в процессе эксплуатацииизделия, позволяет упрочнять те участки по 15 верхности изделия, которые в процессе эксплуатации подвергается разрушительномувлиянию вибрации, что повышает экономичность способа и улучшает качество покрытия,20 Сущность изобретения состоит в формировании структуры равнопрочного полимерного покрытия на изделииультразвуковыми колебаниями, соответствующими условиям эксплуатации изделия,25 что позволяет упрочнять наиболее уязвимые участки поверхности изделия при минимальном.расходе энергии ультразвуковых. колебаний,Способ получения покрытий осуществЗ 0 ляется по схеме, приведенной на чертеже.Для получения покрытия на изделие 1напыляют термореактивный или термопластичный полимерный порошок и подвергают термообработке. В периодЗ 5 гелеобразования термореактивного иликристаллизации термопластичного полимерного покрытия в камере 2 на изделиевоздействуют ультразвуковыми колебаниями от широкополосного пьезокерамическо 40 го излучателя 3. Воздействиеультразвуковых колебаний на изделие осуществляют в соответствии со схемой его нагружения и спектром его колебаний приэксплуатации. Для этого вынужденные ко 45 лебания подводят через кронштейн 4 коепления изделия на объекте, а питайиеультразвукового излучателя осуществляютот широкополосного усилителя 5, находящегося под воздействием задающего уст 50 ройства 6, Задающее устройство 6представляет собой магнитофон с записьюспектра колебаний изделия в процессе эксплуатации. Таким образом, при формировании структуры полимерного покрытия55 иэделие находится под воздействием спектра колебаний, имеющего место при эксплуатации изделия. Это позволяет упрочнятьучастки поверхности изделия, на которых впроцессе эксплуатации возникают пучностиколебаний т,е, участки, наиболее подверга 2002520емые разрушительному действию вибраций). Указанное дает воэможность значительно уменьшить непроизводительный расход энергии ультразвуковых колебаний и повысить вибропрочность покрытия.П р и м е р, Из всего многообразия форм способа получения покрытий рассмотрим применение этого способа для создания защитного согласующего слоя широкополосных пьезокерамических излучателей, нагруженных на морскую воду. Подобные излучатели предназначены для гидроакустических антенн гидролокаторов с частотной модуляцией сигнала. Частота сигнала меняется со временем по линейному закону 5 10 15 где 10 - начальная частота;у- скорость изменения частоты. Другой 20областью применения предложенного способа получения покрытий являются защитные слои пьезокерамических элементовгидроакустических антенн гидролокаторовс шумовым излучением (напряжение на излучатель подается с генератора шумовогосигнала),Используются широкополосные пьеэокерамические преобразователи. выполненные в виде бимерных пьезоэлементв 45 ммс серебряными электродами, полученнымиметодами вжигания. Согласующий слой,нанесенный на излучатель, представляетсобой адгеэионное покрытие на основеэпоксидного порошка марки П-ЭПтол-щиной бО - 80 мкм.Токопроводящие элементы припаянынепосредственно с серебряным) электродам преобразователя и также защищеныполимерным покрытием,Режим нанесения порошкового полимерного покрытия следующий, Напылениепорошка на предварительно обезжиренныйпьезоэлемент осуществляется с помощьюустановки осаждения порошковых полимерных материалов из аэродисперсногослоя с наложением внешнего электростати, ческого поля. Установка содержит камерунапьгления, снабженную распыляющимэлементом и системой подвода высокого напряжения, напорный и всасывающий трубопроводь, источник высокого напряженияи центробежный вентилятор, Подвеска пьезоэлемента в камере напыления производилась непосредственно на токопроводящихэлементах. Напыление осуществлялось в течение 20 с при напряжении электростатического поля 18 кВ, Затем пьезоэлемент сослоем нанесенного порошка помещался в сушильный шкаф СНОЛ, в котором производилось оплавление покрытия при температуре 185 .ф. 5 С в течение 30 с. После этоготемпературу уменьшали до 130 С и в течение 40 мин (время желатинизации порошка)в пьезоэлементе возбуждал;ультразвуковые колебания. Электрические колебанияультразвуковой частоты подавались на пьезоэлемент от генератора Лчерез широкополосный усилитель, В генератореимеется регулировка диапазона девиациичастоты. Окончательную термообработку(отверждение) покрытия проводили в течение Зтгг при .130 С без возбуждения ультразвуковых колебаний (режим отвержденияпокрытия на основе порошка П-ЭПпоТУ).После отверждения покрытия иэделие(пьезоэлемент) извлекали из термостата иохлаждали при комнатной температуре.Были подготовлены четыре вида образцов:с покрытием, сформированным без ультразвука (образец М 1);с покрытием, сформированным при воздействии ультразвуковых колебаний резонансной частоты 31 кГц (образец ЬЬ 2);с покрытием; сформированным ультразвуковыми колебаниями со спектром, содержащим частоты 20, 22, 27, 29, 31, 35, 56,73, 80 кГц (образец М 3);с покрытием, сформированным при воздействии ультразвуковых колебаний с диапазоном девиации частоты от 18 до 90 кГц(образец М 4).Качества диэлектрического покрытияопределялось по времени наработки доскачкообразного нарушения сплошностипокрытия при действии ультразвуковых колебаний с диапазоном девиации частоты от18 да 90 кГц, на пьезоэлемент, погруженныйв 6-ный раствор ИаС.Нарушение сплошности диэлектрического покрытия фиксировалось вольтметром, включенным в цепь источникапостоянного напряжения, одна клемма которого:соединена с раствором йаС 1, а вторая - с изолированным серебрянымэлектродом пьезокерамического излучателя,В результате проведенных опытов установлена следующая наработка образцов донарушения сплошности покрытия. ч:Образец М 1 - 112Образец М 2 - 135Образец М 3 - 152Образец М 4 - 196Таким образом, применение предложенного способа получения покрытий позволяет увеличить наработку пьеэокерамического2002529 оставитель М.Калугинехред М,Моргентал Корректор Н. Милюкова РедакторЗаказ 3202 Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Умгород, ул. Гагарина, 101 излучателя до первого отказа, по сравнению с прототипом (образец В 2), не менее, чем на 307 бАналогичные результаты были получены при использовании предложенного способа получения покрытий для Формула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ напылением на изделие термореактивного или термопластичного полимерного порошка с последующей термообработко. при воздействии на изделие ультразвуковыми колебаниями в период гелеобразоваширокополосных пьезопреобразователей сшумовым излучением.56) Авторское свидетельство СССРМ 560648, кл, В 05 О 1/06, 1977.5 Авторское свидетельство СССРМ 942812, кл, В 05 О 1/06, 1982. ния термореактивного или кристаллизации термопластичного полимера, отличающий ся тем, что, с целью повышения экономичности способа и улучшения качества покрытия, воздействие ультразвуковыми колебаниями на изделие осуществляют в соответствии со схемой его нагружения и спектром его колебаний при эксплуатации.